Расчет величин пожарного риска в зданиях

 

Содержание

 

   

Исходные данные

2

   

Введение

7

1

  

Анализ пожарной опасности объекта

9

2

  

Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций

11

3

  

Экспертный выбор сценариев пожара

12

4

  

Расчет времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара

14

 

4.1

Выбор метода математического моделирования пожара

14

 

4.2

Исходные данные для проведения расчетов по распространению опасных факторов пожара

15

 

4.3

Описание метода моделирования пожара в здании

16

 

4.4

Результаты расчета времени блокирования путей эвакуации

17

5

  

Расчет времени эвакуации людей при пожаре

19

 

5.1

Методика расчета времени эвакуации

19

 

5.2

Результаты расчета времени эвакуации

20

6

  

Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития

 

7

  

Определение величины индивидуального пожарного риска

27

   

Выводы и предложения

32

   

Список используемой литературы

35


 

 



 

 



 

 



 


 



 




 

 



 

Введение

 

Курсовая работа выполнена с учетом положений «Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданииях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности», утвержденной приказом МЧС России от 30 июня 2009 г. № 382 с изменениями, утвержденными приказом МЧС России от 12 декабря 2011 г. № 749.

Методика принята в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации № 272, которое устанавливает порядок проведения расчетов по оценке пожарного риска в случаях, предусмотренных Федеральным законом № 123-Ф3.

Расчетные величины пожарного риска являются количественной мерой возможности реализации пожарной опасности объекта и ее последствий для людей. Расчеты по оценке пожарного риска проводятся путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с соответствующими нормативными значениями пожарных рисков, установленными Федеральным законом № 123-ФЗ.

Согласно ст. 79 ФЗ № 123-ФЗ величина индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях не должна превышать значение одной миллионной в год (т. е. 10-6 год-1) при размещении отдельного человека в наиболее удаленной от выхода из здания, сооружения точке.

Результаты оценки пожарного риска используются:

• для обоснования обеспечения допустимых значений пожарного риска, установленных федеральным законодательством, в следующих случаях:

    • объекты, для которых федеральными законами о технических регламентах и/или нормативными документами по пожарной безопасности не установлены требования пожарной безопасности;
    • объекты, для которых не в полном объеме выполнены требования нормативных документов по пожарной безопасности;

• для принятия решений по разработке дополнительных мер по снижению пожарной опасности объекта в случае превышения одними или несколькими расчетными значениями пожарных рисков нормативных значений, установленных федеральным законодательством;

• при разработке проектной документации на объекты капитального строительства и проведении государственной экспертизы проектной документации.

Необходимость включения в проектную документацию расчетов по оценке пожарного риска регламентируется Постановлением Правительства Российской Федерации № 87.

Согласно Методике определение расчетных величин пожарного риска осуществляется на основании:

а) анализа пожарной опасности зданий;

б) определения частоты реализации пожароопасных ситуаций;

в) построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;

г) оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития;

д) наличия систем обеспечения пожарной безопасности зданий.

 

 

1. АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ  ОБЪЕКТА

 

Для проведения анализа пожарной опасности осуществляется сбор данных о здании, который включает:

  • объемно-планировочные решения;
  • теплофизические характеристики ограждающих конструкций и размещенного оборудования;
  • вид, количество и размещение горючих веществ и материалов;
  • количество и места вероятного размещения людей;
  • системы пожарной сигнализации и пожаротушения, противодымной защиты, оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей.

На основании полученных данных производится анализ пожарной опасности здания, при этом учитывается:

  • возможная динамика развития пожара;
  • состав и характеристики системы противопожарной защиты;
  • возможные последствия воздействия пожара на людей и конструкции здания.

Рассматриваемое здание расположено по адресу г. Киров, ул. Молодой Гвардии, 15, жилой дом со встроенными помещениями.

Здание II степени огнестойкости имеет двенадцать наземных этажей, высотой 36,8 метров. Максимальная площадь этажа в плане составляет 766,4 .

Конструктивная схема здания – монолит с несущими продольными и поперечными стенками. Конструкции:

        • несущие элементы здания – железобетонные с минимальным пределом огнестойкости R 90;
        • элементы межэтажных перекрытий – железобетонные  с минимальным пределом огнестойкости REI 45;
        • элементы покрытия – железобетонные с минимальным пределом огнестойкости RE 15;
        • стены лестничных клеток – железобетонные с минимальным пределом огнестойкости REI 90;
        • марши и площадки лестничных клеток – сборные железобетонные  с минимальным пределом огнестойкости R 60 по металлическим косоурам;
        • наружные стены – железобетонные с минимальным пределом огнестойкости E 15;
        • противопожарные преграды: противопожарное перекрытие над встроенными помещениями 1-го этажа с пределом огнестойкости REI 45; перегородки и перекрытия мусоросборной камеры - EI 45; складские, технические, подсобные помещения, внеквартирные коридоры и лифтовые шахты выделены противопожарными перегородками с пределом огнестойкости EI 45.

Отделочные материалы для отделки стен, полов и потолков во внеквартирных коридорах и лестничной клетке соответствуют требованиям п. 6.25 СНиП 21-01-97. Для отделки стен, полов и потолков встроенных помещений используются только негорючие материалы.

Для обеспечения эвакуации: в жилом здании предусмотрена одна лестничная клетка типа Н2, с выходами наружу непосредственно, естественным освещением через окна в наружных стенах, открывающимися фронтами на каждом этаже площадью не менее 1,2 (ширина маршей и площадок не менее 1,05 м, ширина дверей выхода наружу – 1,05 м, ширина дверей поэтажных выходов – 0,9 м).

Лифты: один из лифтов жилого здания предназначен для перевозки пожарных подразделений с грузоподъемностью 630 кг, в соответствии с НПБ 250.

Противодымная защита. Системами дымоудаления оборудованы поэтажные коридоры жилого здания. Системами подпора воздуха оборудованы:  лестничная клетка, лифтовые шахты (каждая лифтовая шахта имеет отдельный вентиляционный агрегат).

Предусмотрена система оповещения и управления эвакуацией при пожаре третьего типа. Также предусмотрена сеть пожарных кранов.

 

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ  РЕАЛИЗАЦИИ

ПОЖАРООПАСНЫХ СИТУАЦИЙ

 

Согласно прил. № 1 к п. 8 Методики для pacсматриваемого здания, жилого дома со встроенными помещениями, частота возникновения пожара в течении года составляет 4×10-2 год-1

 

 

 3. ЭКСПЕРТНЫЙ ВЫБОР СЦЕНАРИЕВ  ПОЖАРА

 

Сценарий пожара представляет собой вариант развития пожара с учетом принятого места возникновения и характера его развития. Сценарий пожара определяется на основе данных об объемно-планировочных решениях, о размещении горючей нагрузки и людей на объекте. При расчете рассматриваются сценарии пожара, при которых реализуются наихудшие условия для обеспечения безопасности людей. В качестве сценариев с наихудшими условиями пожара следует рассматривать сценарии, характеризуемые наиболее затрудненными условиями эвакуации людей и (или) наиболее высокой динамикой нарастания ОФП, а именно пожары:

в помещениях, рассчитанных на единовременное присутствие 50 и более человек;

в системах помещений, в которых из-за распространения ОФП возможно быстрое блокирование путей эвакуации (коридоров, эвакуационных выходов и т.д.). При этом очаг пожара выбирается в помещении малого объема вблизи от одного из эвакуационных выходов, либо в помещении с большим количеством горючей нагрузки, характеризующейся высокой скоростью распространения пламени;

в помещениях и системах помещений атриумного типа;

в системах помещений, в которых из-за недостаточной пропускной способности путей эвакуации возможно возникновение продолжительных скоплений людских потоков.

В случаях, когда перечисленные типы сценариев не отражают всех особенностей объекта, возможно рассмотрение иных сценариев пожара.

В помещении, имеющем два и более эвакуационных выхода, очаг пожара следует размещать вблизи выхода, имеющего наибольшую пропускную способность. При этом данный выход считается блокированным с первых секунд пожара и при определении расчетного времени эвакуации не учитывается. В помещении с одним эвакуационным выходом время блокирования выхода определяется расчетом.

Сценарии пожара, не реализуемые при нормальном режиме эксплуатации объекта (теракты, поджоги, хранение горючей нагрузки, не предусмотренной назначением объекта и т.д.), не рассматриваются.

Сценарий № 1

Пожар возникает в минимаркете, расположенном на первом этаже в осях А-Ж/7-13, на уровне пола. Рассматриваемое помещение занимает значительную площадь этажа, не менее ¼ площади этажа.

Сценарий № 2

Пожар возникает в блоке офисных помещений, расположенном на первом этаже в осях А-Ж/3-7, на уровне пола. Месторасположение очага пожара способствует быстрому распространению ОФП с последующим блокированием эвакуационных выходов.

Сценарий № 3

Пожар возникает на складе магазина, расположенной на первом этаже в осях И-Н/8-9, на уровне пола. Месторасположение очага пожара способствует быстрому распространению ОФП с последующим блокированием эвакуационных выходов.

 

Для дальнейших расчетов принимаем сценарий 1, как наиболее вероятный и неблагоприятный, с точки зрения ОФП, для аварийных выходов.

 

 

4. Расчет времени блокирования  путей эвакуации опасными факторами пожара

 

4.1 Выбор метода математического  моделирования пожара

 

Для описания пожара применяются три основных группы детерминистических моделей: интегральные, зонные (зональные) и полевые.

Выбор конкретной модели расчета времени блокирования путей эвакуации следует осуществлять исходя из следующих предпосылок:

интегральный метод:

для зданий, содержащих развитую систему помещений малого объема простой геометрической конфигурации;

для помещений, где характерный размер очага пожара соизмерим с характерными размерами помещения и размеры помещения соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз);

для предварительных расчетов с целью выявления наиболее опасного сценария пожара;

зонный (зональный) метод:

для помещений и систем помещений простой геометрической конфигурации, линейные размеры которых соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз), когда размер очага пожара существенно меньше размеров помещения;

для рабочих зон, расположенных на разных уровнях в пределах одного помещения (наклонный зрительный зал кинотеатра, антресоли и т.д);

полевой метод:

для помещений сложной геометрической конфигурации, а также помещений с большим количеством внутренних преград (атриумы с системой галерей и примыкающих коридоров, многофункциональные центры со сложной системой вертикальных и горизонтальных связей и т.д.);

для помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо больше (меньше) остальных (тоннели, закрытые автостоянки большой площади и.т.д.);

для иных случаев, когда применимость или информативность зонных и интегральных моделей вызывает сомнение (уникальные сооружения, распространение пожара по фасаду здания, необходимость учета работы систем противопожарной защиты, способных качественно изменить картину пожара, и т.д.).

При использовании интегральной и зонной моделей для помещения, один из линейных размеров которого более чем в пять раз превышает хотя бы один из двух других линейных размеров, необходимо это помещение делить на участки, размеры которых соизмеримы между собой, и рассматривать участки как отдельные помещения, сообщающиеся проемами, площадь которых равна площади сечения на границе участков. Использование аналогичной процедуры в случае, когда два линейных размера превышают третий более чем в 5 раз не допускается.

Для данного расчета можно применить интегральный метод, поскольку помещение малого объема простой геометрической формы.

 

4.2 Исходные данные для проведения  расчетов по распространению  опасных факторов пожара

 

Исходные данные для расчета с помощью программы INTMODEL:

Атмосфера:

давление

760 мм. рт. ст.

температура

20


Помещение:

длина

14 м

ширина

20 м

высота

3 м

температура

20

проемы:

2 двери

3 окна

 

1,90,9

на уровне 0,8 м от пола 1,61,2

дымоудаление

нет

пожаротушение

нет


Нагрузка:

вид горючего материала

твердый

длина ГН

14 м

ширина ГН

20 м

количество ГН

5000 кг

выделение тепла

20,7

потребление

1,52

дымовыделение

155

выделение СО

0,094

выделение

0,97

скорость выгорания

64,8

скорость пламени

10


 

 

4.3 Описание метода моделирования  пожара в здании

 

Интегральная математическая модель расчета газообмена в здании, при пожаре

Для расчета распространения продуктов горения по зданию составляются и решаются уравнения аэрации, тепло и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом.

Здание представляют в виде гидравлической схемы, узлы которой моделируют помещения, а связи – пути движения продуктов горения и воздуха. Каждое помещение здания описывается системой уравнений, состоящей из уравнения баланса массы, уравнения сохранения энергии и уравнения основного газового закона (Менделеева-Клайперона).

Уравнение баланса массы выражается формулой:

,                  (1)

где Vj – объем помещения, м3;

r – плотность газов, проходящих через проем, кг/м3

t – время, с;

Y – скорость выгорания пожарной нагрузки, кг/c.

Уравнение сохранения энергии выражается формулой:

,                 (2)

где Сv, Сp – удельная изохорная и изобарная теплоемкости, кДж/(кг×K);

Ti, Tj – температуры газов в i- м и j-м помещениях, K;

QГ – количество тепла, выделяемого в помещении при горении, кВт;

Qw – тепловой поток, поглощаемый конструкциями и излучаемый через проемы, кВт.

Уравнение Менделеева-Клайперона выражается формулой:

, (3)     

где Pj – давление газа в j-м помещении, Па;

Tj – температура газа в j-м помещении, K;

R = 8,31 – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль×К);

M – молярная масса газа, моль.

Система уравнений, включающая в себя уравнения 1,2 для помещения очага пожара и 3 для остальных помещений, , решается численно методом итерации.

Основные уравнения для определения температуры газа и концентрации продуктов горения в помещениях здания получаются из уравнений сохранения энергии и массы.

 

4.4 Результаты расчета времени блокирования путей эвакуации

 

Согласно программе расчета ОФП INTMODELполучили следующие результаты:

 

Исходя из полученных данных можно сделать следующие выводы:

  • Спустя 63,5 минут горение прекратится;
  • Через две минуты наступит критическая для человека температура – 70
  • Предел по потери видимости наступит в течении первой минуты;
  • Опасная концентрация = 0,11 наступит спустя 2 минуты с момента возгорания;
  • Опасная концентрация СО = 0,0012 наступит спустя минуту с момента возгорания.

Таким образом время блокирования равно:

 

 

 

5. Расчет времени эвакуации  людей при пожаре

 

5.1 Методика расчета  времени эвакуации 

 

Принципы составления расчетной схемы эвакуации. Она представляет собой отдельную или нанесенную на план здания схему на которой отражены:

  1. количество людей на начальных участках (источник);
  2. направления их движения (маршруты);
  3. геометрические параметры участков (l, );
  4. виды.

Расчетная схема должна учитывать ситуацию, при которой хотя бы один человек находится в наиболее удаленной от выхода точке пути движения и выхода высотой менее 1.9м и шириной 0.7м не учитывается.

При формировании маршрута эвакуации учитывается:

  1. движение по пути , по которому люди попали в здание;
  2. исключение путей рядом с зоной горения, хотя люди могут эвакуироваться и через задымленные коридоры;
  3. влияние персонала.

Ширина определяется по ширине прохода, для участков неограниченной ширены.  Ширина потока равна 4м до 100 человек и 6 м более 100. Длина разная для горизонтальных и наклонных путей.

Длина наклонного пути ровна:

    • для 2х маршевых лестниц

,

Где -горизонтальная проекция лестницы;

-угол наклона  лестницы.

    • Для 3хмаршевых лестниц

 

 

Пути движения пересекаются различными проемами. В пределах проема ширина принимается равной величине b(согласно объемно планировочным решениям) с длиной пути l, проемы не учитываются. Если  , лестничные клетки являются центрами тяготения людских потоков, а на 1ом этаже выходы наружу, поэтому расчетные схемы составляют для каждой части здания этажа, по которой люди эвакуируются через соответствующую лестничную клетку.

 

5.2 Результаты расчета  времени эвакуации


 

 

 

 

 

 

 

 

L = 16 м

 м

N = 4

Источник 4

Участок 4

N = 12

м

L = 4 м

Участок 3

N = 8

 м

L = 9 м


                                  Источник 3   участок 2

N = 2 N = 6

м          

L = 16 м L = 2 м

Участок 1

N = 2    Источник 2

м    N = 4

L = 1 м     м

    L = 16 м

Источник 1

N = 2

 

L = 19 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1,05 м

                                                      L = 9 м

 N = 12  12 этаж (12 человек)



 11 этаж (12 человек)



 10 этаж (12 человек)



                                                                                 9 этаж (12 человек)



 8 этаж (12 человек)



 7 этаж (12 человек)



 6 этаж (12 человек)



 5 этаж (12 человек)



 4 этаж (100 человек)



 3 этаж (100 человек)


 


  2 этаж (100 человек)



 

 1 этаж (100 человек)


 


Результаты расчетов сведем в табличную форму.

Табл. 1 Определение времени эвакуации на начальном участке пути

№ источника

Число людей

N, чел

Средняя площадь проекции

f,

Длина пути

l,м

Ширина пути

,м

Плотность потока

D,

Скорость движения

V, м/мин

Время эвакуации

t, мин

РЭП – 1

Источник 1

2

0,125

19

4

0,003289

100

0,19

Источник 2

4

0,125

16

4

0,007813

100

0,16

Источник 3

2

0,125

16

4

0,003906

100

0,16

Источник 4

4

0,125

16

4

0,007813

100

0,16


 

Табл. 2 Определение интенсивности

№ участка

Интенсивность потока предшествующего участка

Ширина предшествующего участка

Ширина рассматриваемого участка пути

Интенсивность

Уч. 1

1

4

6

1,3

Уч. 2

Слияние уч.1 и ист. 2

1,3

6

6

2

Уч. 3

Слияние уч.2 и ист.3

2

6

6

3,3

Уч. 4

Слияние уч.3 и ист.4

3,3

6

4

6

Дверь 5

6

4

0,9

5,9

лестница вниз 12 этаж

5,9

0,9

1,05

5

лестница вниз 11 этаж

5

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 10 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 9 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 8 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 7 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 6 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 5 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 4 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 3 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 2 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2

лестница вниз 1 этаж

7,2

1,05

1,05

7,2


 

Табл. 3 Определение времени эвакуации на участках горизонтального пути

№ участка

длина участка

 

 

 

L

скорость на участке

 

 

V

время на участке

 

 

число людей

 

 

 

N

средняя площадь проекции

f

интенсивность

 

 

 

q

ширина участка

 

 

δ

время скопления

 

 

 

время задержки

 

 

 

время эвакуации

 

 

 

участок 1

1

100

0,01

4

0,125

1,3

6

0,01

0

0,01

участок 2

2

100

0,02

6

0,125

2

6

0,02

0

0,02

участок 3

9

100

0,09

8

0,125

3,3

6

0,09

0

0,09

участок 4

4

100

0,04

12

0,125

6

4

0,04

0

0,04

дверь 5

0

100

0

12

0,125

5,9

0,9

0,22

0,22

0,22


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Табл. 4 Определение времени эвакуации на участках вертикального пути

№ участка

длина участка

 

 

 

L

скорость на участке

 

 

V

время на участке

 

 

число людей

 

 

 

N

средняя площадь проекции

f

интенсивность

 

 

 

q

ширина участка

 

 

δ

время скопления

 

 

 

время задержки

 

 

 

время эвакуации

 

 

 

этаж 12

9

100

0,09

12

0,125

5

1,05

0,09

0

0,09

этаж 11

9

100

1,44

24

0,125

7,2

1,05

1,75

0,31

1,75

этаж 10

9

100

1,6

36

0,125

7,2

1,05

2,07

0,47

2,07

этаж 9

9

100

1,76

48

0,125

7,2

1,05

2,39

0,63

2,39

этаж 8

9

100

1,92

60

0,125

7,2

1,05

2,71

0,79

2,71

этаж 7

9

100

2,07

72

0,125

7,2

1,05

3,02

0,95

3,02

этаж 6

9

100

2,23

84

0,125

7,2

1,05

3,34

1,11

3,34

этаж 5

9

100

2,39

96

0,125

7,2

1,05

3,65

1,26

3,65

этаж 4

9

100

2,89

196

0,125

7,2

1,05

6,9

2,89

6,9

этаж 3

9

100

5,48

296

0,125

7,2

1,05

9,84

4,36

9,84

этаж 2

9

100

6,96

396

0,125

7,2

1,05

12,79

5,83

12,79

этаж 1

9

100

8,43

470

0,125

7,2

1,05

15,73

7,3

15,73

Расчет величин пожарного риска в зданиях